作為全球最大的工業(yè)制造大國,中國擁有全球最大的傳感器應(yīng)用市場,但國產(chǎn)傳感器產(chǎn)業(yè)卻并不強大——甚至十分弱小,卡脖子現(xiàn)象隨處可見。
以氣體傳感器為例,據(jù)此前Yole Group的多份報告顯示,在全球氣體傳感器市場份額中,中國主要氣體傳感器廠商僅占有不到10%的市場份額,其余90%市場份額均為國外傳感器企業(yè),因此每年在汽車、工業(yè)等中高端領(lǐng)域有大量氣體傳感器需要進口。
資料顯示,世界上第一只半導(dǎo)體傳感器誕生于20世紀(jì)初的英國,20世紀(jì)50年代半導(dǎo)體傳感器技術(shù)傳入日本,1968年5月,日本費加羅技術(shù)研究的創(chuàng)始人田口尚義發(fā)明了半導(dǎo)體式氣體傳感器。此后,歐洲人發(fā)現(xiàn)氣體半導(dǎo)體傳感器的不足,研究出催化傳感器和電化學(xué)傳感器。我國直到70年代才有相關(guān)氣體傳感器理論傳入,80年代開始研發(fā)國產(chǎn)氣體傳感器,當(dāng)時制造生產(chǎn)技術(shù)主要來自德國。
為突破傳感器技術(shù)卡脖子難題,部分國內(nèi)氣體傳感器公司選擇彎道超車——利用更新的材料工藝開發(fā)技術(shù)指標(biāo)更優(yōu)異的氣體傳感器,在Sensor Shenzhen 2025上,記者采訪了湖南星碩傳感科技有限公司董事長艾亮東,星碩傳感的碳基氣體傳感器技術(shù)是北大院士團隊二十多年的研究成果轉(zhuǎn)化,填補國內(nèi)高端氣體傳感器空白,同時,我們從星碩傳感身上將能窺視國產(chǎn)氣體傳感器初創(chuàng)企業(yè)的發(fā)展情況和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。
專家檔案
湖南星碩傳感科技有限公司董事長艾亮東
北大院士團隊20多年研究成果轉(zhuǎn)化,自研全球最靈敏氫氣傳感器,國產(chǎn)氣體傳感器突破多項卡脖子技術(shù)!
星碩傳感正式成立于2022年,其項目立項最早于2018年開始,2020年正式與北京大學(xué)電子系和納米器件物理與化學(xué)教育部重點實驗室等建立合作,2022年開始在湖南省平江縣城建立生產(chǎn)基地,在長沙建立星碩創(chuàng)新研究院,目前星碩傳感主要致力于氣體傳感器及智能模組、智能硬件、相關(guān)算法及軟件平臺的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售。
星碩傳感氣體傳感器技術(shù)有多項亮點,其中最引人關(guān)注的,是其碳基氣體傳感器技術(shù)——這是中國及全球首創(chuàng)的新型氣體傳感器,星碩傳感碳基氣體傳感器是北京大學(xué)彭練矛院士團隊潛心研究二十多年基礎(chǔ)上進行商業(yè)轉(zhuǎn)化的第一個項目。
彭練矛為中國科學(xué)院院士,現(xiàn)任北京大學(xué)電子學(xué)院院長,北京元芯碳基集成電路研究院院長,湖南先進傳感與信息技術(shù)創(chuàng)新研究院院長。彭練矛院士長期從事碳基電子學(xué)領(lǐng)域的研究,做出一系列基礎(chǔ)性和開拓性貢獻,四次擔(dān)任國家“973計劃”、重大科學(xué)研究計劃和重點研發(fā)計劃項目首席科學(xué)家。
以彭練矛院士為核心,其團隊發(fā)展出一整套碳納米管CMOS集成電路和光電器件的無摻雜制備新技術(shù),相關(guān)創(chuàng)新成果極大推進了碳基集成電路的競爭力和實用化發(fā)展。
碳基晶圓是一種新型的半導(dǎo)體材料,它是以碳元素為基礎(chǔ)的單質(zhì)或化合物。相比于傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體,碳基半導(dǎo)體具有更高的電子遷移率,更低的能耗和更優(yōu)異的高頻特性,因此在未來的電子器件和集成電路領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
▲彭練矛院士
彼時,星碩傳感創(chuàng)始團隊留意到國內(nèi)氣體傳感器的卡脖子情況,認(rèn)為國產(chǎn)替代市場空間廣闊,而彭練矛院士亦有意將多年來在碳基芯片領(lǐng)域的研究成果進行產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化,雙方經(jīng)過接觸后很快就達成了合作。
據(jù)星碩傳感董事長艾亮東介紹:
“其實我們跟彭練矛院士團隊合作,成立星碩傳感,當(dāng)時是本著解決國內(nèi)氣體傳感器卡脖子現(xiàn)狀的這樣一種想法,推進我們國產(chǎn)氣體傳感器在全球高端市場這一塊的應(yīng)用。彭練矛院士團隊在碳基相關(guān)的研究,已經(jīng)有二十多年歷史。這個碳基芯片技術(shù)如何去進行應(yīng)用,也就是我們目前所講的換賽道超車,如何在現(xiàn)有的這種硅基芯片的基礎(chǔ)之上,用碳納米管這樣的一種技術(shù)去進行更高性能的芯片的開發(fā)。碳納米管這個技術(shù)用在我們傳感器領(lǐng)域,有高靈敏,長期穩(wěn)定性、抗干擾以及微型化等優(yōu)勢,這種技術(shù)在國際上都是處于領(lǐng)先地位的。”
▲碳基芯片晶圓
基于碳基芯片技術(shù)研發(fā)的氣體傳感器有多領(lǐng)先?艾亮東稱目前公司與院士團隊合作研發(fā)的高靈敏碳納米晶體管氫氣傳感器探測限可以達到ppb級別超低檢測限,屬于全球已報道最高端的氫氣傳感器產(chǎn)品。
當(dāng)前,基于碳納米晶體管的高端氣體傳感器,已經(jīng)是星碩傳感的四大核心技術(shù)之一:
基于單壁碳納米管陣列與柵極調(diào)控結(jié)構(gòu)的氣體傳感器,通過化學(xué)氣相沉積和自組裝技術(shù)構(gòu)建高密度肖特基結(jié)陣列,利用功函數(shù)調(diào)制效應(yīng)增強氣體吸附靈敏度。研發(fā)中采用原子層沉積功能化修飾表面,結(jié)合MOSFET柵壓動態(tài)調(diào)控,實現(xiàn)ppb級H2、NO?、NH?等氣體特異性識別,響應(yīng)時間<1秒。集成溫度/濕度補償算法與微型加熱模塊,消除環(huán)境干擾,檢測下限達0.1ppm,選擇性較傳統(tǒng)傳感器提升8倍,功耗低于5mW,適用于智慧城市空氣質(zhì)量網(wǎng)格化監(jiān)測與工業(yè)泄漏預(yù)警系統(tǒng)。
據(jù)艾亮東介紹,憑借全球領(lǐng)先的高達ppb級別的超低檢測限,目前碳基氣體傳感器主要應(yīng)用于高端特殊場景中對氣體的檢測,如航空航天、高壓電網(wǎng)、鋰電熱失控等。
譬如高壓電網(wǎng)中,變壓器是電力系統(tǒng)中不可或缺的重要電氣設(shè)備之一,絕緣油在變壓器中起到絕緣和冷卻的作用,變壓器故障早期,絕緣油會產(chǎn)生多種氣體,其中氫氣是最早產(chǎn)生和最易擴散的一種氣體,因此高靈敏度的氫氣傳感器在變壓器中能夠通過檢測氫氣濃度來預(yù)知早期故障,當(dāng)前電力系統(tǒng)中,氣體傳感器幾乎被進口產(chǎn)品壟斷,星碩傳感碳基氫氣傳感器有望實現(xiàn)國產(chǎn)替代。
艾亮東透露,星碩傳感碳基氣體傳感器在電力設(shè)備、鋰電熱失控等領(lǐng)域的應(yīng)用,有望在今年下半年開始逐步實現(xiàn)量產(chǎn):
“目前來講,我們在油中氫(變壓器絕緣油氫氣檢測)、鋰電熱失控、還有航空航天相關(guān)的對氣體需要高精度檢測的這種應(yīng)用技術(shù)的開發(fā),已經(jīng)取得了很大的突破,也取得了不少的發(fā)明專利。在電力領(lǐng)域,已經(jīng)同電器檢測的頭部企業(yè)達成合作,正在進行樣品的測試,主要是算法的優(yōu)化和微調(diào),預(yù)計2025年下半年實現(xiàn)量產(chǎn)。在鋰電熱失控方面的應(yīng)用,也同國內(nèi)電池頭部企業(yè)合作,正在進行測試(鑒于車規(guī)級測試認(rèn)證流程較長),預(yù)計2026年達成商用。”
▲油中氫碳基氫氣傳感器模組
三條技術(shù)路線,四大自研核心技術(shù),突破技術(shù)封鎖,進行氣體傳感器國產(chǎn)替代的底氣!
除來自彭練矛院士團隊研究成果轉(zhuǎn)化的碳基氣體傳感器外,星碩傳感還有擁有片式半導(dǎo)體氣體傳感器、激光式氣體傳感器等技術(shù)路線,三種不同技術(shù)路線的氣體傳感器覆蓋工業(yè)監(jiān)測、智慧城市、車載應(yīng)用、智能家居等場景的應(yīng)用。
片式半導(dǎo)體氣體傳感器方面,有甲烷、丙烷、VOC等多種氣體傳感器,主要應(yīng)用于智能家居、消費電子等應(yīng)用場景。
激光氣體傳感器方面,采用激光技術(shù)實現(xiàn)高精度的氣體檢測,適用于復(fù)雜環(huán)境下的氣體監(jiān)測,尤其是工業(yè)、礦井甲烷濃度監(jiān)控、管道燃氣泄漏預(yù)警等場景。
在這些氣體傳感器技術(shù)上,星碩傳感進行了多項技術(shù)的自研,打破國外相關(guān)技術(shù)封鎖。
自研片式半導(dǎo)體芯片敏感材料及工藝研發(fā)
傳感器技術(shù)的進步,關(guān)鍵在于敏感材料的研發(fā),星碩傳感片式半導(dǎo)體氣體傳感器芯片采用自研的獨特敏感材料,該敏感材料對特征氣體具有優(yōu)良特異性,極大提高了氣體傳感器的靈敏度和響應(yīng)時間,使氣體傳感器檢測性能達到了國際高端水平。
同時,星碩傳感獨創(chuàng)“厚膜微覆”工藝,通過該技術(shù)將敏感材料更加均勻的微覆在貴金屬的電極上,能夠極大提高傳感器的穩(wěn)定性和可靠性。
自研片式半導(dǎo)體自動化封裝設(shè)備與測試系統(tǒng),突破國外對先進封裝測試裝備的技術(shù)封鎖
除芯片技術(shù)、敏感材料的自研外,星碩傳感亦對傳感器的封裝測試投入大量研發(fā)資源,據(jù)艾亮東透露,星碩傳感已建設(shè)了兩條半自動化和一條全自動化的封裝測試產(chǎn)線,在封裝材料、生產(chǎn)工藝、自動化設(shè)備上進行了多項跨學(xué)科研究,相關(guān)產(chǎn)線建設(shè)技術(shù)研發(fā)產(chǎn)生并申報的發(fā)明專利已有20+項,其中已有8項發(fā)明專利獲得國家授權(quán)。產(chǎn)線生產(chǎn)的半導(dǎo)體傳感器在一致性、穩(wěn)定性、可靠性、選擇性等方面已能媲美國外同類產(chǎn)品,具有完全的可替代性:
自主研發(fā)的片式半導(dǎo)體自動化封裝設(shè)備采用多軸聯(lián)動精密控制與自適應(yīng)動態(tài)校準(zhǔn)技術(shù),實現(xiàn)±1μm級封裝精度,支持微型元件、鉑鎢材料及異質(zhì)集成焊接與封裝,集成新型導(dǎo)熱界面材料提升焊接結(jié)合性能,整機配備高柔性機械臂、機器視覺定位及智能物流模塊,構(gòu)建少人化產(chǎn)線,封裝效率達960UPH。
配套測試系統(tǒng)搭載多維度信號采集模塊,兼容數(shù)字/模擬/全參數(shù)檢測,通過AI驅(qū)動的實時數(shù)據(jù)分析平臺,實現(xiàn)封裝缺陷智能診斷與工藝參數(shù)自優(yōu)化。測試吞吐量提升60%,良率超99.95%,突破國外對先進封裝測試裝備的技術(shù)封鎖。
值得關(guān)注的是,星碩傳感的自動封測線具有可拓展性,可推廣到全行業(yè);比如,部分設(shè)備經(jīng)改造,可應(yīng)用于光伏器件產(chǎn)品生產(chǎn)。
優(yōu)化高端氣體傳感器算法性能設(shè)計
除碳基芯片技術(shù)、敏感材料、封裝測試產(chǎn)線等硬件設(shè)備的研發(fā)投入外,在氣體傳感器算法方面,星碩傳感器也取得了大量的自研成果,其傳感器算法具備抗干擾、自校正、高精度等特點,同時對激光、CMOS等多種傳感技術(shù)進行了兼容,為后續(xù)研發(fā)更多敏感機理的氣體傳感器奠定基礎(chǔ):
高端氣體傳感器性能優(yōu)化算法基于多源數(shù)據(jù)融合與遷移學(xué)習(xí)框架,結(jié)合動態(tài)溫度補償、自適應(yīng)噪聲抑制及非線性信號校正技術(shù),突破傳統(tǒng)單模態(tài)分析局限。通過深度學(xué)習(xí)模型提取氣體濃度-響應(yīng)特征關(guān)聯(lián),實現(xiàn)ppb級檢測靈敏度與多組分交叉抗干擾;集成動態(tài)基線校正、漂移補償及環(huán)境參數(shù)耦合分析模塊,使長期穩(wěn)定性提升50%,響應(yīng)時間縮短至3秒內(nèi)。算法兼容激光、CMOS等主流傳感原理,支持工業(yè)安全與環(huán)境監(jiān)測場景下的高精度、低功耗實時檢測需求。
可以看到,圍繞片式半導(dǎo)體、激光、碳基三大技術(shù)路線,通過自研片式半導(dǎo)體芯片敏感材料及工藝研發(fā)、自研片式半導(dǎo)體自動化封裝設(shè)備與測試系統(tǒng)研發(fā)、高端氣體傳感器性能優(yōu)化算法設(shè)計、碳納米晶體管技術(shù)轉(zhuǎn)化四大核心技術(shù),星碩傳感構(gòu)建了自己的技術(shù)護城河,也是星碩傳感與國內(nèi)外氣體傳感器企業(yè)同臺競爭,進行國產(chǎn)替代的底氣所在。
氣體傳感器產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀如何?哪些氣體傳感器領(lǐng)域?qū)⒂休^大發(fā)展機遇?內(nèi)卷加劇?國產(chǎn)氣體傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨這些困難!
從產(chǎn)業(yè)宏觀數(shù)據(jù)看,貝哲斯咨詢測算2024年全球氣體傳感器市場規(guī)模為17.2億美元?。預(yù)計2025-2029年復(fù)合年增長率(CAGR)為8.6%-8.81%?。據(jù)此前 Yole Group 發(fā)布的《Gas and Particle sensors 2024》預(yù)計, 2023 年至 2029 年,氣體和顆粒物傳感器市場的增長率分別為8%和10%,到2029 年將達到 28 億美元的總市場規(guī)模。
可見,隨著人們對健康和環(huán)境認(rèn)識的提升,氣體傳感器的全球市場增長十分可觀。艾亮東認(rèn)為,未來在消防安全監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)過程控制、智能家居、醫(yī)療健康等方面,氣體傳感器將會有較大的增長空間。
以氣體傳感器為核心,星碩傳感已形成了城市綜合管廊傳感器應(yīng)用解決方案、新能源傳感器應(yīng)用解決方案、工業(yè)&礦井傳感器應(yīng)用解決方案、智能家居應(yīng)用解決方案等多個行業(yè)應(yīng)用方案,形成氣體測控設(shè)備、城市生命線等多條業(yè)務(wù)線。
圍繞未來人們對氣體傳感器需求的增長,艾亮東透露未來星碩傳感的部分研發(fā)布局:
??1、智能氣體傳感器?:小型化、低功耗智能技術(shù)是機器人傳感器的核心,適用于檢測CO?、VOCs、可燃氣體等; 2、?多模態(tài)傳感器融合?:氣體數(shù)據(jù)可能與溫濕度、壓力傳感器結(jié)合,提升環(huán)境感知精度; 3、AI算法優(yōu)化?:通過機器學(xué)習(xí)提升氣體識別能力,例如呼吸分析(如丙酮檢測輔助糖尿病篩查)。
艾亮東亦透露,星碩傳感將加大布局海外事業(yè),積極開拓國外市場,讓中國氣體傳感器走出國門,贏得市場。
星碩傳感作為中國氣體傳感器產(chǎn)業(yè)新興企業(yè),艾亮東認(rèn)為我國氣體傳感器產(chǎn)業(yè)已在原材料供應(yīng)、設(shè)備制造、產(chǎn)品銷售和服務(wù)等環(huán)節(jié)形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈,行業(yè)也涌現(xiàn)了一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)的優(yōu)秀企業(yè),產(chǎn)業(yè)總體上快速發(fā)展,但仍存在不少困難:
1、中高端氣體傳感器依賴進口,如前文所述,我國氣體傳感器研發(fā)開始于上世紀(jì)80年代,起步落后于歐美日先進國家,造成目前國內(nèi)企業(yè)在高端氣體傳感器技術(shù)方面與國際領(lǐng)先企業(yè)相比仍存在一定差距。部分企業(yè),如星碩傳感等使用碳基芯片等新敏感材料、技術(shù)實現(xiàn)彎道超車,但產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用仍需要時間。
2、氣體傳感器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范尚不完善,影響行業(yè)的健康發(fā)展。
3、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)應(yīng)用對氣體傳感器提出了更高的要求,隨著人們環(huán)境、健康意識的提升,促進了人們在更多的環(huán)境下使用氣體傳感器的需求,如何與人工智能等新技術(shù)結(jié)合,以滿足更多復(fù)雜和精細化的應(yīng)用需求,擴展氣體傳感器的應(yīng)用場景,將是整個行業(yè)需要面臨的難題。
4、行業(yè)內(nèi)卷造成無序發(fā)展,一定程度影響行業(yè)發(fā)展。
內(nèi)卷競爭是社會關(guān)注的熱點之一,國家亦出臺多項政策反對內(nèi)卷競爭。艾亮東指出,在國內(nèi)氣體傳感器產(chǎn)業(yè),內(nèi)卷競爭也同樣存在,通過低價、低利潤的內(nèi)卷競爭,將影響氣體傳感器行業(yè)研究體系的健康發(fā)展,難以研發(fā)高端氣體傳感器,從而降低國產(chǎn)氣體傳感器的競爭力。
這里,艾亮東提到了星碩傳感的兩條破局之路,或許可以為行業(yè)提供參考。
提高生產(chǎn)效率、規(guī)模化產(chǎn)品降低生產(chǎn)成本
星碩傳感擁有半導(dǎo)體氣體傳感器、激光氣體傳感器、碳基氣體傳感器等多條業(yè)務(wù)線,其中半導(dǎo)體、激光等氣體傳感器主流技術(shù)廣泛應(yīng)用,具備通過規(guī)模化生產(chǎn)逐漸降低生產(chǎn)成本的空間,讓企業(yè)有更多的空間通過價格競爭來爭奪市場份額。
因此,如上文所述,星碩傳感致力于氣體傳感器自動化封測生產(chǎn)線的建設(shè),通過智能化、自動化的生產(chǎn)線提高星碩傳感的生產(chǎn)效率,從而降低成本,留出足夠的利潤空間,為中高端傳感器產(chǎn)品的研發(fā)做鋪墊。
提高產(chǎn)品差異化和技術(shù)優(yōu)勢
技術(shù)優(yōu)勢方面,碳基氣體傳感器是前沿傳感技術(shù),是星碩傳感的高端王牌技術(shù),在靈敏度、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度等方面達到了國際領(lǐng)先水平,星碩傳感將與院士團隊持續(xù)合作,推動碳基氣體傳感器的產(chǎn)業(yè)化進程。
此外,在半導(dǎo)體氣體傳感器、激光氣體傳感器領(lǐng)域,星碩傳感已通過研發(fā)新型敏感材料和優(yōu)化制造工藝,推出了具有高穩(wěn)定性和一致性的片式金屬半導(dǎo)體氣體傳感器,通過產(chǎn)品差異化提高產(chǎn)品的市場競爭力。
內(nèi)卷式競爭在中國氣體傳感器產(chǎn)業(yè)同樣存在,尤其是在中低端氣體傳感器領(lǐng)域內(nèi)卷更加激烈,主流產(chǎn)品的市場競爭不可避免,通過構(gòu)建自動化產(chǎn)線提升主流傳感器產(chǎn)品的生產(chǎn)效率從而降本增益,而在中高端傳感器產(chǎn)品,星碩傳感期望通過研發(fā)投入提高產(chǎn)品差異化和技術(shù)優(yōu)勢,構(gòu)筑護城河,最終實現(xiàn)利潤、產(chǎn)品、研發(fā)的良性循環(huán)。
AI在這些方面提升氣體傳感器企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的效率!機器人中的氣體傳感器市場機遇與困難并存
AI的快速發(fā)展,加速了許多行業(yè)的迭代速度,傳感器作為高科技的代表之一,AI的發(fā)展已在行業(yè)中產(chǎn)生了較大反響。
據(jù)艾亮東介紹,星碩傳感除了在流程管理、測試管理等工作中接入Deepseek等AI大模型工具提升效率外,更看中這些AI工具對氣體傳感器產(chǎn)業(yè)研發(fā)效率的提升,這里,艾亮東提到了星碩傳感目前在氣體傳感器研發(fā)中已引入的AI應(yīng)用:
AI輔助材料設(shè)計,AI大模型基于大量的材料數(shù)據(jù),通過機器學(xué)習(xí)算法預(yù)測材料的性能,幫助研究人員快速篩選出具有潛在氣體敏感特性的新型材料。例如,利用AI分析材料的晶體結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)等與氣體吸附和響應(yīng)相關(guān)的特性,預(yù)測哪些材料組合可能對特定氣體具有高靈敏度和選擇性,從而加速新型敏感材料的研發(fā)進程。
基于AI的結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法,利用AI算法對氣體傳感器的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計,例如優(yōu)化傳感器的電極布局、敏感材料的分布等,以提高傳感器的檢測效率和靈敏度。通過模擬不同結(jié)構(gòu)下的氣體擴散和傳輸過程,找到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
AI對氣體傳感器產(chǎn)業(yè)來說,是一種效率工具。而機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對氣體傳感器行業(yè)來說,則是一個廣闊的藍海市場。
人擁有眼、耳、鼻、舌、身等五官,對應(yīng)視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺等感知。
目前在人形機器人中,以攝像頭、雷達等傳感器為主導(dǎo)的視覺感知,以麥克風(fēng)為主導(dǎo)的聽覺感知,以柔性傳感器為主導(dǎo)的觸覺感知,正在實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用,但嗅覺、味覺感知的實現(xiàn)仍較少。
艾亮東認(rèn)為,未來機器人以氣體傳感器為主導(dǎo)的嗅覺感知,將在環(huán)境安全監(jiān)測、人機交互增強?、醫(yī)療健康輔助?、特種任務(wù)支持?等方面有廣闊的應(yīng)用場景:
工業(yè)機器人在危險環(huán)境中(如化工廠、核電站)檢測有毒氣體(H?S、CO),觸發(fā)緊急避險動作;人形機器人通過呼出氣體成分(如壓力下的皮質(zhì)醇)判斷用戶情緒,調(diào)整交互策略;醫(yī)療/護理機器人監(jiān)測老人居室空氣質(zhì)量,預(yù)防CO中毒或缺氧風(fēng)險,檢測呼吸中的生物標(biāo)志物(如肺癌相關(guān)的揮發(fā)性有機物VOCs);搜救機器人?在廢墟中通過氣味分子(如人體呼出的丙酮)定位幸存者;農(nóng)業(yè)機器人?檢測土壤揮發(fā)性氣體(如乙烯)以優(yōu)化作物管理……
此外,對機器人氣體感知的終極器件“機器鼻”,艾亮東認(rèn)為行業(yè)研究在加速,可能在未來5~10年進入商業(yè)化應(yīng)用階段,目前仍存在選擇性不足?(復(fù)雜環(huán)境中交叉敏感問題 ,如乙醇干擾甲醛檢測);長期穩(wěn)定性(傳感器漂移問題需定期校準(zhǔn));成本控制(高精度傳感器價格阻礙大規(guī)模商用)等困難。
結(jié)語
國產(chǎn)氣體傳感器在全球市場份額占比低,中高端氣體傳感器進口依賴嚴(yán)重,我國傳感器產(chǎn)業(yè)起步晚是一個關(guān)鍵原因,氣體傳感器亦是我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個典型縮影。
經(jīng)過多年的發(fā)展,我國已經(jīng)涌現(xiàn)了漢威科技、四方光電等一批優(yōu)秀的氣體傳感器企業(yè),通過不斷的技術(shù)研發(fā)投入,在全球市場中占據(jù)一席之地。同時,以星碩傳感等眾多新興氣體傳感器企業(yè)為代表,憑借碳基芯片技術(shù)等創(chuàng)新科技實現(xiàn)彎道超車,在中高端領(lǐng)域填補國產(chǎn)空白。
期待未來更多國產(chǎn)優(yōu)秀傳感器企業(yè)的茁壯成長,突破技術(shù)壟斷,在全球市場中展現(xiàn)中國智造力量。
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